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Aplicaciones de los robots

Área(s):

Electricidad y electrónica.

Mantenimiento e instalación.

Carrera(s):

Profesional Técnico y

Profesional Técnico-Bachiller en

Mantenimiento de Sistemas Automáticos. Mantenimiento de Sistemas Electrónicos. Mecatrónica.

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Editor: Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica

Programa de Estudios del Módulo: Aplicaciones de los robots.

Área(s): Electricidad y electrónica Mantenimiento e Instalación. Carrera(s): Profesional Técnico y Profesional Técnico –Bachiller en

Mantenimiento de Sistemas Automáticos. Mantenimiento de Sistemas Electrónicos. Mecatrónica.

Semestre(s): Sexto

D.R. Colegio Nacional de Educación Profesional Técnica.

Este material es vigente a partir de febrero de 2013.

Prohibida la reproducción total o parcial de esta obra por cualquier medio, sin autorización por escrito del Conalep.

Calle 16 de Septiembre 147 Norte, Col. Lázaro Cárdenas, Metepec, Edo. de México, C. P. 52148.

HECHO EN MÉXICO.

Tercera Edición.

www.conalep.edu.mx

Fecha en que se terminó su edición: enero de 2013.

http://www.conalep.edu.mx/

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Directorio Directora General Candita Victoria Gil Jiménez

Directora General Candita Victoria Gil Jiménez

Secretario General Roger Armando Frías Frías

Secretaria Académica María Elena Salazar Peña

Secretaria de Administración Corazón de María Madrigal

Secretario de Planeación y Desarrollo Institucional Francisco Cuauhtémoc Santiago Jaime

Secretario de Servicios Institucionales Pedro Eduardo Azuara Arechederra

Director Corporativo de Asuntos Jurídicos Juan Carlos Castillo Guzmán

Titular de la Unidad de Estudios e Intercambio Académico Patricia Guadalupe Guadarrama Hernández

Director Corporativo de Tecnologías Aplicadas Humberto Zentella Falcón

Directora de Diseño Curricular Silvia Alejandra Guzmán Saldaña

Coordinadora de las Áreas Básicas y de Servicios Caridad del Carmen Cruz López

Coordinador de las Áreas de Mantenimiento e Instalación, Electricidad, Electrónica y TIC Marco Antonio Valadez Pérez

Coordinador de las Áreas de Procesos de Producción y Transformación René Montero Montano

Grupo de trabajo

Técnico: Servicios Académicos y Educativos S. C.

Metodológico: Servicios Académicos y Educativos S. C.

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Aplicaciones de los robots

Contenido Pág.

Mensaje de la Directora General 5

Presentación de la Secretaria Académica 7

Capítulo I: Generalidades de la(s) carrera(s) 8

1.1 Objetivo general de la(s) carrera(s) 8

1.2 Competencias transversales al currículum 9

Capítulo II: Aspectos específicos del módulo 11

2.1 Presentación 11

2.2 Propósito del módulo 13

2.3 Mapa del módulo 14

2.4 Unidades de aprendizaje 15

2.5 Referencias 22

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Mensaje de la Directora General

Me es grato poner en sus manos una herramienta muy útil para orientar a los maestros en el proceso de enseñanza y para ayudar a los alumnos en la planeación de su aprendizaje.

Esta, es precisamente la importancia de los programas de estudio: favorecer el desarrollo de destrezas, habilidades y valores, que les permitan afrontar con éxito los retos de la actualidad.

Se trata, sin lugar a dudas, del principal recurso didáctico que tendrán a su disposición para garantizar una educación integral y de calidad.

Sin dejar de lado, desde luego, aquéllos que les brinda la Biblioteca Digital de la Red Académica del CONALEP.

En ellos encontrarán los propósitos de cada módulo, la manera y el tiempo en que deben ser alcanzados, así como los respectivos criterios de evaluación.

Utilizarlos en forma cotidiana y sistemática es deber de todos, teniendo siempre presente que están elaborados con base en las necesidades de lo que el sector productivo exige y la sociedad merece.

México tiene depositada su confianza en el CONALEP, como pilar de una enseñanza técnica de vanguardia.

No es casual que el Gobierno de la República, a través de la Secretaría de Educación Pública, haya decidido fortalecer la noble labor que se realiza en nuestras aulas, laboratorios y talleres, con un Modelo Académico de primera.

Un modelo derivado de la Reforma Integral de la Educación Media Superior:

• Que avanza hacia la consolidación del Sistema Nacional de Bachillerato y la construcción de un Marco Curricular Común;

• Que se fortalece con las valiosas aportaciones de los profesores, estudiantes y representantes de la iniciativa privada;

• Que es congruente con los desafíos de la globalización;

• Y que forja generaciones competentes, emprendedoras, creativas y capaces de atender los principales problemas del país.

Este es el perfil de los profesionales que estamos formando.

Este es el compromiso que asumimos con entrega, vocación y convicción.

Y esta es la razón que nos impulsa a seguir hacia adelante

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Estimados docentes y alumnos:

Yo los invito a aprovechar al máximo estos programas de estudio, como guías de nuestras responsabilidades académicas y formativas, que sirvan de facilitadores de conocimientos e instrumentos para un diálogo respetuoso, permanente y fecundo.

Hagamos juntos la diferencia con la excelencia, responsabilizándonos de la tarea que nos corresponde cumplir.

Demostremos que sabemos, que podemos y que somos ORGULLOSAMENTE CONALEP.

M.A. Candita Victoria Gil Jiménez

Directora General del Sistema CONALEP

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Presentación de la Secretaria Académica

De acuerdo con el Modelo Académico CONALEP, la propuesta de aprendizajes considerados para promoverse en un

módulo integrado al diseño de una carrera o trayecto se concreta en el programa de estudio, en la guía pedagógica y

en la de evaluación. Estos documentos, constituyen el principal referente para planear y desarrollar el proceso de

enseñanza-aprendizaje en las aulas, talleres y laboratorios de nuestra institución.

Los programas y guías de estudio han sido diseñados con un enfoque de competencias, con lo que se da cumplimiento

a los preceptos de la Reforma Integral de la Educación Media Superior (RIEMS), que indica el fomento y promoción de

competencias genéricas y disciplinares que debe poseer una persona egresada de la educación media superior,

mismas que le servirán para toda la vida; mientras que las competencias profesionales, le permiten el desempeño de

funciones laborales requeridas por los sectores productivos regional y nacional.

En cada uno de los documentos curriculares se refleja el desempeño de especialistas técnicos y de profesionales en

diseño curricular, así como las aportaciones de los integrantes del sector productivo, contribuyendo con sus

conocimientos, habilidades y experiencias para el profesional técnico y el profesional técnico bachiller.

Lo anterior, hace posible la amplia aceptación de nuestros egresados, ya sea en el mercado laboral en el que se

desempeñan con profesionalismo, o bien, en las Universidades o Institutos Tecnológicos, si es que deciden continuar

estudios en el nivel superior, acción en la que destacan por su sólida formación.

Mtra. María Elena Salazar Peña

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CAPÍTULO I: Generalidades de la(s) carrera(s).

1.1. Objetivo general de la carrera.

P.T. y P.T–B en Mecatrónica.

Realizar los servicios de instalación, operación, diagnóstico, mantenimiento y actualización de sistemas mecatrónicos presentes en

la industria.

P.T. y P.T – B en Mantenimiento de Sistemas Electrónicos.

Realizar los servicios de instalación, operación, diagnóstico, mantenimiento y mejora de sistemas y equipos electrónicos,

considerando la normatividad vigente y las recomendaciones técnicas del fabricante

P.T. y P.T–B en Mantenimiento de Sistemas Automáticos.

Realizar los servicios de instalación, operación, diagnóstico, mantenimiento y mejora de maquinaria y equipo automático, de

acuerdo con las especificaciones técnicas y manuales del fabricante.

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1.2. Competencias transversales al currículum ( * )

Competencias Genéricas Atributos

Se autodetermina y cuida de sí

1. Se conoce y valora a sí mismo y

aborda problemas y retos

teniendo en cuenta los objetivos

que persigue.

Enfrenta las dificultades que se le presentan y es consciente de sus valores, fortalezas y debilidades.

Identifica sus emociones, las maneja de manera constructiva y reconoce la necesidad de solicitar apoyo ante una

situación que lo rebase.

Elige alternativas y cursos de acción con base en criterios sustentados y en el marco de un proyecto de vida.

Analiza críticamente los factores que influyen en su toma de decisiones.

Asume las consecuencias de sus comportamientos y decisiones.

Administra los recursos disponibles teniendo en cuenta las restricciones para el logro de sus metas.

2. Es sensible al arte y participa en

la apreciación e interpretación de

sus expresiones en distintos

géneros.

Valora el arte como manifestación de la belleza y expresión de ideas, sensaciones y emociones.

Experimenta el arte como un hecho histórico compartido que permite la comunicación entre individuos y culturas en el

tiempo y el espacio, a la vez que desarrolla un sentido de identidad.

Participa en prácticas relacionadas con el arte.

3. Elige y practica estilos de vida

saludables.

Reconoce la actividad física como un medio para su desarrollo físico, mental y social.

Toma decisiones a partir de la valoración de las consecuencias de distintos hábitos de consumo y conductas de riesgo.

Cultiva relaciones interpersonales que contribuyen a su desarrollo humano y el de quienes lo rodean.

Se expresa y comunica

4. Escucha, interpreta y emite

mensajes pertinentes en

distintos contextos mediante la

utilización de medios, códigos y

herramientas apropiados.

Expresa ideas y conceptos mediante representaciones lingüísticas, matemáticas o gráficas.

Aplica distintas estrategias comunicativas según quienes sean sus interlocutores, el contexto en el que se encuentra y los

objetivos que persigue.

Identifica las ideas clave en un texto o discurso oral e infiere conclusiones a partir de ellas.

Se comunica en una segunda lengua en situaciones cotidianas.

Maneja las tecnologías de la información y la comunicación para obtener información y expresar ideas.

Piensa crítica y reflexivamente 5. Desarrolla innovaciones y

propone soluciones a problemas a partir de métodos establecidos.

Sigue instrucciones y procedimientos de manera reflexiva, comprendiendo como cada uno de sus pasos contribuye al

alcance de un objetivo.

Ordena información de acuerdo a categorías, jerarquías y relaciones.

Identifica los sistemas y reglas o principios medulares que subyacen a una serie de fenómenos.

Construye hipótesis y diseña y aplica modelos para probar su validez.

Sintetiza evidencias obtenidas mediante la experimentación para producir conclusiones y formular nuevas preguntas.

Utiliza las tecnologías de la información y comunicación para procesar e interpretar información.

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Competencias Genéricas Atributos

6. Sustenta una postura personal

sobre temas de interés y

relevancia general, considerando

otros puntos de vista de manera

crítica y reflexiva.

Elige las fuentes de información más relevantes para un propósito específico y discrimina entre ellas de acuerdo a su

relevancia y confiabilidad.

Evalúa argumentos y opiniones e identifica prejuicios y falacias.

Reconoce los propios prejuicios, modifica sus puntos de vista al conocer nuevas evidencias, e integra nuevos

conocimientos y perspectivas al acervo con el que cuenta.

Estructura ideas y argumentos de manera clara, coherente y sintética. Aprende de forma autónoma 7. Aprende por iniciativa e interés

propio a lo largo de la vida.

Define metas y da seguimiento a sus procesos de construcción de conocimiento.

Identifica las actividades que le resultan de menor y mayor interés y dificultad, reconociendo y controlando sus reacciones

frente a retos y obstáculos.

Articula saberes de diversos campos y establece relaciones entre ellos y su vida cotidiana.

Trabaja en forma colaborativa 8. Participa y colabora de manera

efectiva en equipos diversos.

Propone maneras de solucionar un problema o desarrollar un proyecto en equipo, definiendo un curso de acción con

pasos específicos.

Aporta puntos de vista con apertura y considera los de otras personas de manera reflexiva.

Asume una actitud constructiva, congruente con los conocimientos y habilidades con los que cuenta dentro de distintos

equipos de trabajo.

Participa con responsabilidad en la sociedad 9. Participa con una conciencia

cívica y ética en la vida de su comunidad, región, México y el mundo.

Privilegia el diálogo como mecanismo para la solución de conflictos.

Toma decisiones a fin de contribuir a la equidad, bienestar y desarrollo democrático de la sociedad.

Conoce sus derechos y obligaciones como mexicano y miembro de distintas comunidades e instituciones, y reconoce el

valor de la participación como herramienta para ejercerlos.

Contribuye a alcanzar un equilibrio entre el interés y bienestar individual y el interés general de la sociedad.

Actúa de manera propositiva frente a fenómenos de la sociedad y se mantiene informado.

Advierte que los fenómenos que se desarrollan en los ámbitos local, nacional e internacional ocurren dentro de un

contexto global interdependiente.

10. Mantiene una actitud respetuosa

hacia la interculturalidad y la

diversidad de creencias, valores,

ideas y prácticas sociales.

Reconoce que la diversidad tiene lugar en un espacio democrático de igualdad de dignidad y derechos de todas las

personas, y rechaza toda forma de discriminación.

Dialoga y aprende de personas con distintos puntos de vista y tradiciones culturales mediante la ubicación de sus propias

circunstancias en un contexto más amplio.

Asume que el respeto de las diferencias es el principio de integración y convivencia en los contextos local, nacional e

internacional.

11. Contribuye al desarrollo

sustentable de manera crítica,

con acciones responsables.

Asume una actitud que favorece la solución de problemas ambientales en los ámbitos local, nacional e internacional.

Reconoce y comprende las implicaciones biológicas, económicas, políticas y sociales del daño ambiental en un contexto

global interdependiente.

Contribuye al alcance de un equilibrio entre los intereses de corto y largo plazo con relación al ambiente. *Fuente: Acuerdo 444 por el que se establecen las competencias que constituyen el Marco Curricular Común del Sistema Nacional de Bachillerato.

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CAPÍTULO II: Aspectos específicos del módulo

2.1. Presentación

El módulo de Aplicaciones de los robots, es de tipo transversal y se imparte en el sexto semestre del Trayecto Técnico de Operación de sistemas robotizados (Robótica), de las carreras de Profesional Técnico y Profesional Técnico-Bachiller en Mecatrónica, Mantenimiento de Sistemas Automáticos y Mantenimiento de Sistemas Electrónicos. Tiene como finalidad, que el alumno diseñe robots básicos, considerando aspectos técnico-operativos, que fundamentan a esta tecnología.

El presente módulo está conformado por dos unidades de aprendizaje. La primera unidad aborda las principales aplicaciones del robot en diversos entornos y en la segunda unidad se describen los aspectos a considerar para realizar el proceso general del diseño y desarrollo de un sistema robotizado.

La contribución del módulo al perfil de egreso del trayecto que en la carrera en la que está considerado, incluye el desarrollo de competencias para establecer los aspectos básicos relacionados con la implantación de un robot y las aplicaciones más frecuentes de los robots, asi como la descripción general del proceso a seguir para su desarrollo.

La formación profesional del PT y el PT-B está diseñada con un enfoque de procesos, lo cual implica un desarrollo secuencial en la adquisición de competencias profesionales que incluye funciones productivas integradas en las etapas de instalación, manejo, operación, diagnóstico, mantenimiento y mejora de diversos sistemas. En este sentido, el módulo de Desarrollo de aplicaciones de los robots, una vez abordados los aspectos de la morfología del robot, modelado, control, programación y el sistema sensorial externo, aborda los aspectos prácticos de aplicación importantes, relacionados con la integración de los robots en los procesos productivos.

Además, estas competencias se complementan con la incorporación de otras competencias básicas, profesionales y genéricas que refuerzan la formación tecnológica y científica, y fortalecen la formación integral de los educandos; que los prepara para comprender los procesos productivos en los que están involucrados para enriquecerlos y transformarlos; así como para resolver problemas, ejercer la toma de decisiones y desempeñarse en diferentes ambientes laborales, con una actitud creadora, crítica, responsable y propositiva: De la misma manera, fomenta el trabajo en equipo, el desarrollo pleno de su potencial en los ámbitos profesional y personal, y la convivencia de manera armónica con el medio ambiente y la sociedad.

La tarea del docente tendrá que diversificarse con el fin de coadyuvar a que sus alumnos desarrollen las competencias propuestas en el módulo, realizando funciones tanto de facilitador del aprendizaje como de preceptor, que consistirán en la guía y acompañamiento de los alumnos durante su proceso de formación académica y personal, y en la definición de estrategias de participación que permitan incorporar a su familia en un esquema de corresponsabilidad que coadyuve a su desarrollo integral.

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Por último, es necesario que al final de cada unidad de aprendizaje se considere una sesión de clase en la cual se realice la recapitulación de los

aprendizajes logrados, en lo general, por los alumnos, con el propósito de verificar que éstos se han alcanzado o, en caso contrario, determinar las

acciones de mejora pertinentes. En este proceso, los docentes tienen la facultad de instrumentar las modalidades de autoevaluación, coevaluación y

heteroevaluación, de acuerdo con las condiciones particulares de su entorno, aun cuando de manera institucional se definen los criterios e

indicadores para su aplicación

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2.2. Propósito del módulo

Desarrollar aplicaciones frecuentes de los robots, considerando el proceso a seguir para su implementación e inserción al sector productivo.

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2.3. Mapa del módulo

Nombre del módulo Unidad de aprendizaje Resultado de aprendizaje

Aplicaciones de los robots.

90 horas

1. Aplicación de los robots en procesos productivos.

60 horas

1.1 Desarrolla procesos de soldadura, considerando la tecnología robotizada. 12 horas

1.2 Desarrolla procesos de montaje de piezas, considerando la tecnología robotizada. 18 horas

1.3 Manipula materiales, mediante tecnología robotizada. 15 horas

1.4 Desarrolla procesos robotizados, en aplicaciones específicas. 15 horas

2. Diseño y desarrollo de un sistema robotizado.

30 horas

2.1 Diseña y controla una célula robotizada, considerando los requerimientos de la aplicación seleccionada. 15 horas

2.2 Implanta un sistema robotizado, a partir de las características técnicas desarrolladas en el diseño. 15 horas

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2.4. Unidades de aprendizaje

Unidad de aprendizaje: Aplicación de los robots en procesos productivos. Número 1

Propósito de la unidad: Aplicar robots en procesos productivos generales, considerando los aspectos de la morfología del robot, modelado, control, programación y el sistema sensorial externo.

60 horas

Resultado de aprendizaje: 1.1 Desarrolla procesos de soldadura, considerando la tecnología robotizada. 12 horas

Actividades de evaluación C P A Evidencias a recopilar Ponderación Contenidos

A. Identificación de procesos básicos de

soldadura.

Soldadura por puntos.

Soldadura por arco.

B. Desarrollo de procesos de soldadura robotizada.

Características requeridas.

Tipo de robots más adecuados.

Tipos de electrodos finales.

Problemas para los robots en la soldadura por arco.

Sensores utilizados.

Parámetros de operación a controlar.

Ventajas y beneficios de la soldadura robotizada.

C: Conceptual P: Procedimental A: Actitudinal

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Resultado de aprendizaje: 1.2 Desarrolla procesos de montaje de piezas, considerando la tecnología robotizada. 18 horas


1.2.1 Elabora en equipo un prototipo básico de montaje de piezas.

COEVALUACIÓN.

Tabla de características de las técnicas de montaje.

Robot seleccionado.

Dispositivos complementarios seleccionados.

Prototipo básico de montaje de piezas construido.

Rúbrica.

20% A. Identificación de técnicas de montaje.

Métodos de preparación

Métodos presentación de piezas.

B. Desarrollo de operaciones de montaje.

Operaciones de inserción.

Operaciones de unión.

Pinzas y efectores finales.

C. Control coordinado de fuerza y posición.

Dispositivo RCC.

Sistemas de montaje en serie y en paralelo.

Control con aprendizaje.

Control en espacio cartesiano.

Control de esfuerzos.


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Resultado de aprendizaje: 1.3 Manipula materiales, mediante tecnología robotizada. 15 horas


A. Identificación de técnicas de manejo de materiales.

Carga y descarga de máquinas.

Transporte y paletización.

B. Desarrollo de procesos de manejo de materiales robotizado.



Tipos de efectores finales.

Sensores utilizados.


Ventajas y beneficios.


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Resultado de aprendizaje: 1.4 Desarrolla procesos robotizados, en aplicaciones específicas. 15 horas


1.4.1 Elabora en equipo un prototipo básico de un proceso robotizado para una aplicación especial seleccionada por los integrantes del equipo.

Tabla de características del proceso a robotizar.

Robot seleccionado.

Dispositivos complementarios seleccionados.

Prototipo básico de la aplicación seleccionada, construida.

Rúbrica.

20% A. Desarrollo de procesos de mecanizado.

Taladrado.

Corte por láser y por chorro de agua.

Desbaste.

Desbarbado.

Pulido.

B. Tratamiento de superficies.

Pintado.

Recubrimientos.

Inspección por visión.

C. Desarrollo de procesos robotizados en aplicaciones especiales.



Tipos de efectores finales.


Ventajas y beneficios.

Sesión para recapitulación y entrega de evidencias.


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Unidad de aprendizaje: Diseño y desarrollo de un sistema robotizado. Número 2

Propósito de la unidad: Diseñar y desarrollar sistemas robotizados básicos, considerando los aspectos operativos de esta tecnología, de acuerdo con la aplicación y alcances del sistema.

30 horas

Resultado de aprendizaje: 2.1 Diseña y controla una célula robotizada, considerando los requerimientos de la aplicación

seleccionada. 15 horas


2.1.1 Diseña y controla una célula robotizada.

Estructura de la célula del robot, diseñada.

Control de la célula diseñado.

Controlador implementado.

Informe técnico.

Rúbrica.

30% A. Diseño de la estructura de la célula del robot.

Centrada en el robot.

Con el robot en línea.

Con el robot móvil.

B. Identificación de interferencias con las máquinas.

Campos magnéticos.

Vibraciones.

C. Definición del control de la célula.

Control de secuencia.

Interfaz con el operador.

Supervisión de seguridad.

Enclavamientos.

Detección y recuperación de errores.

D. Selección del controlador de la célula.

Relés.

Autómatas y computadoras.

E. Análisis del tiempo de ciclo.

Metodología RTM (robot, tiempo y

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movimiento).

Simulación gráfica de células.


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Resultado de aprendizaje: 2.2 Implanta un sistema robotizado, a partir de las características técnicas desarrolladas en el

diseño. 15 horas


2.2.1 Construye un sistema robotizado flexible, aplicado a un proceso específico.

Planeación del proyecto del sistema robotizado flexible.

Proyecto escrito.

Sistema robotizado flexible construido.

Informe técnico.

Rúbrica.

30% A. Identificación de aplicaciones

potenciales.

Características a tener en cuenta. - Seguridad. - Operaciones repetitivas. - Manipulaciones difíciles.

Determinación del alcance. B. Selección de la mejor aplicación.

Criterios a considerar. - Tipo de operación. - Tiempo de ciclo.

Aplicaciones básicas y complejas. C. Selección del robot.

Características técnicas requeridas.

Análisis económico detallado - Datos básicos requeridos. - Métodos de análisis económico. - Diferencias de tasa de producción.

D. Planificación e ingeniería de la instalación.

Instalación.

Seguridad.

Mantenimiento.

Sesión para recapitulación y entrega de evidencias.


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2.5. Referencias

Básica:

Angulo, José María. Introducción a la robótica. 1ª ed. Edit. Paraninfo. México, 2005.

Bolton, William. Mecatrónica, Sistemas de control electrónica. 4ª ed., Edit. Marcombo. México, 2004.

J. Craing, John. Robótica. 3ª ed. Edit. Pearson Educación. México, 2006.

Reyes Cortes, Fernando. “Robótica: Control de robots manipuladores. 1ª ed. Edit. Marcombo, Alfaomega. México, 2003.

Complementaria:

Angulo Usategui, José María. Robótica práctica: Tecnología y aplicaciones. 5ª ed. Edit. Paraninfo. México, 2000.

Groover, M.P. y otros. “Robótica industrial. Tecnología, programación y aplicaciones”. Edit. McGraw-Hill. México, 1989.

Piedrafita Moreno, Ramón. Ingeniería de la automatización industrial. 2ª ed. Edit. Librería y Editorial Microinformátic., México, 2004.

Rentería, Arantxa. Robótica Industrial (ebook). edit. McGraw-Hill Interamericana S.L. México, 2006.

Páginas Web:

PuchoBot: Robot Cuadrúpedo, Disponible en: http://www.iearobotics.com/personal/andres/proyectos/pucho/pucho.html , [22/09/15]

http://www.iearobotics.com/personal/andres/proyectos/pucho/pucho.html

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